2025年大學熱能工程（熱能工程基礎）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.以下哪種能源不屬于一次能源？（）A.煤炭B.天然氣C.電能D.太陽能2.卡諾循環(huán)的熱效率只與（）有關。A.高溫熱源溫度B.低溫熱源溫度C.高溫和低溫熱源溫度D.工質(zhì)種類3.熱傳遞的基本方式不包括（）。A.導熱B.對流C.輻射D.擴散4.下列關于理想氣體狀態(tài)方程的表述，正確的是（）。A.pV=RTB.pV=mRTC.pV=nMRTD.pV=νRT5.對于定容過程，氣體吸收的熱量全部用于增加（）。A.內(nèi)能B.焓C.熵D.參數(shù)6.蒸汽動力循環(huán)中，提高循環(huán)熱效率的關鍵是（）。A.提高蒸汽初參數(shù)B.降低蒸汽終參數(shù)C.采用回熱循環(huán)D.以上都是7.以下哪種設備不屬于鍋爐的主要部件？（）A.省煤器B.過熱器C.汽輪機D.空氣預熱器8.內(nèi)燃機的工作循環(huán)包括進氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣等過程，其中對外做功的是（）。A.進氣過程B.壓縮過程C.燃燒過程D.膨脹過程9.熱機效率的定義式為（）。A.η=W/Q1B.η=Q2/WC.η=Q1/Q2D.η=W/Q210.下列關于熵的說法，錯誤的是（）。A.熵是狀態(tài)參數(shù)B.熵增表示系統(tǒng)的無序度增加C.可逆過程熵不變D.不可逆過程熵減小第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（每題3分，共15分）1.熱力學第零定律表明，如果兩個熱力學系統(tǒng)中的每一個都與第三個熱力學系統(tǒng)處于熱平衡(溫度相同)，則它們彼此也必定處于熱平衡。這一結論稱做“________”。2.比熱是單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高（或降低）________所吸收（或放出）的熱量。3.朗肯循環(huán)由定壓加熱過程、________、定容放熱過程和定壓壓縮過程組成。4.燃氣輪機裝置主要由壓氣機、燃燒室和________組成。5.熱泵是一種能將熱量從低溫物體傳向高溫物體的________。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述熱力學第一定律的內(nèi)容，并寫出其數(shù)學表達式。2.說明提高蒸汽動力循環(huán)熱效率的主要途徑有哪些？3.分析內(nèi)燃機中汽油機和柴油機工作原理的主要區(qū)別。四、計算題（共15分）材料：一理想氣體在氣缸中進行定壓膨脹過程，初態(tài)壓力p1=1MPa，體積V1=0.1m3，溫度T1=300K，膨脹后體積變?yōu)閂2=0.2m3。已知該理想氣體的比定壓熱容cp=1.005kJ/(kg·K)，氣體常數(shù)R=0.287kJ/(kg·K)。題目：求該過程中氣體吸收的熱量、對外做的功以及內(nèi)能的變化。五、論述題（共20分）材料：隨著能源問題日益突出，提高能源利用效率成為解決能源問題的關鍵之一。熱能工程領域在能源高效利用方面發(fā)揮著重要作用。題目：請論述熱能工程在提高能源利用效率方面的主要技術和措施，并舉例說明其應用效果。答案：1.C2.C3.D4.D5.A6.D7.C8.D9.A10.D二、1.熱平衡定律2.1K3.絕熱膨脹過程4.燃氣輪機5.能量提升裝置三、1.熱力學第一定律指出，熱可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，功也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔幌囊欢ǖ墓Ρ禺a(chǎn)生一定的熱，一定的熱消失時，也必產(chǎn)生一定的功。數(shù)學表達式為：Q=ΔU+W。2.提高蒸汽動力循環(huán)熱效率的主要途徑有：提高蒸汽初參數(shù)；降低蒸汽終參數(shù)；采用回熱循環(huán)；采用再熱循環(huán)；采用熱電聯(lián)產(chǎn)等。3.汽油機是點燃式，吸入氣缸的是汽油和空氣的混合氣，靠火花塞點火燃燒；柴油機是壓燃式，吸入氣缸的是空氣，壓縮后使空氣溫度升高，噴入的柴油自行燃燒。四、首先求氣體質(zhì)量m=p1V1/(RT1)=1×10^6×0.1/(0.287×10^3×300)≈1.16kg。定壓膨脹過程中，對外做功W=p1(V2-V1)=1×10^6×(0.2-0.1)=1×10^5J。吸收熱量Q=mcp(T2-T1)，由理想氣體狀態(tài)方程p1V1/T1=p1V2/T2可得T2=600K，所以Q=1.16×1.005×(600-300)≈350kJ=3.5×10^5J。內(nèi)能變化ΔU=Q-W=3.5×10^5-1×10^5=2.5×10^5J。五、熱能工程在提高能源利用效率方面的主要技術和措施包括：高效燃燒技術，如煤粉爐的低氮燃燒技術可減少氮氧化物排放并提高燃